Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изделий ультразвуковым методом и может быть использовано при разработке эхоимпульсных ультразвуковых локационных систем в дефектоскопии, медицине. Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет устранения пропусков дефектов и ложного срабатывания от внешних помех путем автоматического поддержания заданного порогового уровня сигнала независимо от условий контроля. Введение в устройство управляемого аттенюатора между выходом генератора порогового сигнала и пороговым входом второго ограничителя по минимуму, а также блока управляющего сигнала позволяет при контроле изделий устранить влияния, вносимые изменением параметров акустического тракта и значений коэффициента затухания на различных участках изделий, путем автоматического поддержания заданного порогового уровня сигнала. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЯУ,» (51)4 G О1 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1350603 (21) 4327537/25-28 (22) 11,11.87 (46) 07.08.89.Бюл. № 29 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) В.Н.Максимов, В,Ю.Волощенко и Ю.В.Максимов (53) 620.179.16 (088,8) (56) Максимов В.Н, Дефектоскоп с произвольным законом изменения временной чувствительности„ Труды ТРТИ

"Прикладная акустика" IV. — Таганрог, 1971, вып.25, с. 141-145.

Авторское свидетельство СССР № 1350603, кл. G 01 N ?9/04, 1987. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изде— лий ультразвуковым методом и может быть использовано при разработке

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изделий ультразвуковым методом, может быть использовано при разработке эхоимпульсных ультразвуковых локационных систем в дефектоскопии, медицине и является усовершенствованием ультразвукового дефектоскопа по авт,св, № 1350603.

Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет устранения пропуска дефектов и ложного срабатывания от внешних помех пу— тем автоматического поддержания заданного уровня порогового сигнала независимо от условий контроля. эхоимпульсных ультразвуковых лока— ционных систем в дефектоскопии„Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет устранения пропусков дефектов и ложного срабатывания от внешних гомех путем автоматического поддержания заданного порогового уровня сигнала независимо от условий контроля, Введение в устройство управляемого аттенюатора и аттенюатора между выходом генератора порогового сигнала и пороговым входом второго ограничителя по минимуму, а также блока управляющего сигнала позволяет при контроле изделий устранить влияния, вносимые изменением параметров акустического тракта и значений коэффициента затухания на различных участках иэделий, путем автоматического поддержания заданного порогового уровня сигнала.

3 ил.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого дефектоскопа; на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая работу дефектоскопа; на фиг.3 — пример реализации блока управляющего сигнала.

Дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, коммутатор 3 и акус гнческий преобразователь 4, входной усилитель 5,вход которого подключен к второму выходу коммутатора 3, последовательно соединенные ограничитель 6 по минимуму, усилитель-формирователь 7, ключ 8 и блбк 9 индикации, входом синхрони3 149922 зации соединенный с выходом синхронизатора 1, последовательно соединенные второй ограничитель 10 по минимуму, вход которого подключен к выходу входного усилителя 5, пиковый детектор 11, компаратор 12, временной селектор 13 и регулируемый усили тель 14, выход которого подключен к входу первого ограничителя б по минимуму и второму входу ключа 8, линию 15 задержки, вход которой подключен к выходу входного усилителя 5, а выход — к второму входу временного селектора 13, генератор 16 порого- 15 вого сигнала, входом соединенныи с выходом синхронизатора 1, блок 17 временной регулировки чувствительности (РРЧ), входом подкгпоченнык к выходу .синхронизатора 1, а выходом — к 20 второму входу регулируемого усилителя.14, последовательно соединенные управляемый аттенюатор 18, вход которого подключен к выходу генератора

16 порогового сигнала, и аттенюятор

19, выход которого подключен к второму входу второго ограничителя 10 по минимуму, и блок 20 управляющего сигнала, вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, второй вход к выходу входного усилитепя 5,третий вход — к выходу управляемого аттенюатора 18, а выход — к второму входу управляемого аттенюатора 18.

Блок 20 управляющего сигнала выполнен -из последовательно соединенных детектора 21, вход которого является его вторым входом, второго временного селектора 22, второго пикового детектора 23, повторителя 24, 49 компаратора 25,.второй вход которого является третьим входом блока 20 управляющего сигнала, второго ключа

26.и интегратора 27, выход которого является выходом блока 20 управляю- 45 щего сигнала, последовательно соединенных генератора 28 строба,вход которого является первым входоМ блока

20 управляющего сигнала, распределителя 29 импульсов, третьего временного селектора 30, третьего пикового детектора 31 и второго повторителя 32, выход которого подключен к первому входу компаратора 25,выход генератора 28 строба подключен к 55 второму входу второго ключа 26,выход

1 детектора 21 подключен к второму входу третьего временного селектора 30, выход второго временного селектора

4

22 подключен к второму входу третьего пикового детектора 31, выход третьего временного селектора 30 подключен к второму, входу второго пиконого детектора 23, второй выход расп— ределителя 29 импульсов подключен к второму входу второго временного селектора. 22. Позициями Ш -U24 обозначены выходы сигналов с блоков дефектоскопа.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает периодически повторяющиеся видеоимпуль

2г мс кс сы Ul (Т -= — — ---, г е г

С и - мс кс максимальная длина контролируемого изделия в направлении прозвучивания;

С вЂ” скорость распространения ультразвуковых волн в материале изделия), . запускающие блок 1 7 ВРЧ, блок 9 индикации, генератор 16 порогового сигнала, генератор 28 строба (фиг.З) блока 20 управляющего сигнала, а также генератор 2 зондирующих импульсов.

Последний вырабатывает ряциоимпульс

U2, который через коммутатор 3 поступает на акустический преобразователь

4, излучающий в среду лоцирования акустический импульсный сигнал,распространяющийся в ней и отражающийся от дна изделия и от дефектов,расположенных в зоне лоцирования,Отраженные эхосигналы принимаются акустическим преобразователем 4, и соответствующие им электрические сигналы с второго выхода коммутатора 3 поступают на вход входного усилителя

5. Напряжение U3 с его выхода поступает через линию 15 задержки на второй вход нормально открытого временного селектора 13, на детектор 21 блока 20, а также на вход второго ограничителя 10 по минимуму. На второй вход последнего поступает пороговое напряжение U4 вырабатываемое генератором 16 порогового сигнала (напряжение U5) и прошедшее через управляемый аттенюатор 18 и аттенюатор 19 с ручной установкой коэффициента передачи. При этом на выход второго ограничителя 10 проходят только те сигналы U7, которые превьппают уровень порогового напряжения

U4. После прохождения сигналов U7 через пиковый детектор 11 и компаратор 12 формируются импульсы U8, по

6 l длительности примерно равные или большие длительности соответствую— ших эхосигналов и совпадающие с ними во времени. Импульсы U8 запирают селектор 13 и на его выходе формируют ся эхосигналы U9, представляющие собой первоначальную последовательность эхоимпульсов и шумовую состав . ляющую UÇ, из которой исключены те сигналы, амплитуда которых превышает йороговое напряжение U4. Линия 15 задержки при том задерживает сигнал

U3 на время, равное или чуть большее времени задержки переднего фронта импульсов U8 чтобы селектируемые части сигнала UÇ исключались полностью, При этом амплитуда порогового сигнала U4 устанавливается аттенюатором 19 такой, чтобы эхоимпульсы от лоцируемых объектов заданного класса не превышали его величину.

При необходимости пропускания селек тором всех эхосигналов, формируемых при отражении зондирующего сигнала данного дефектоскопа, коэффициент передачи аттенюатора 19 устанавливают равным единице. При этом сигнал

П4 равен напряжению Uá, амплитуда ко— торого во времени Uá (t) изменяется по закону изменения донного эха( сигнала U (t ) для данного объекта контроля, Этот закон можно определить экспериментально путем использования эталонов с разными базами прозвучивания г или рассчитать

-(<а кс

:теоретически.

Любые эхосигналы теоретически не могут превысить уровень данного сигнала, поэтому сигналы, превышающие уровень сигнала Пб(1), являются ложными (акустическая, электрическая помеха и т,д,) и селектором 13 не пропускаются, Для автоматической установки равенства между сигналами

Уб(1) и V (1 ) предусмотрены блоки

18 и 20, Один из вариантов функциональной схемы блока 20 представлен на фиг.3. Синхронизирующий импульс

Ш поступает на вход генератора 28 страба, вырабатывающего импульс

UI0, совпадающий во времени с донным

1 эхасигналом ЦЗ . Сигнал Ш 0 поступает на распределитель 29 импульсов, с второго выхода которого нечетные импульсы Ш 1 поступают на второй вход нормально закрытого второго временного селектора 22, а с первого выхода все четные импульсы U12

499223

6 на первый вход нормально закрытага временного селектора 30. На первый и второй входы временных селекторов

22 и 30 соответственно поступает с выхода детектора 21 напряжение UIÇ, представляющее собой продетектираванный,сигнал UÇ. На выходах временных селекторов 22 и 30 выделяются сигналы Ш 4 и U15, являющиеся отселектированными донными эхоимпульсами UÇ

Сигнал U14 поступает на сигнальный вход второго пикового .детектора 23 и на вход сброса пикового детектора

31, а сигнал Ш 5 — на сигнальный вход пикового детектора 31 и вход сброса детектора 23. Максимальная амплитуда первого отселектированнога импульса запоминается на выходе

20 пикового детектора 23 (сигнал Ulб).

Следующий импульс U15 сбрасывает в нуль напряжение Ulá и запоминается на выходе пикового детектора 31 (напряжение 017). Таким образом, на вы—

?6 ходах повторителей 24 и 32 получается непрерывный сигнал П18, равный текущей амплитуде донных сигналов к(U3 . Если происходят пропуски дон— ных сигналов UÇ, то запоминается

l амплитуда последнего донного сигнала,, Напряжение U18 поступает на первый вход компаратора ?5, à íà его второй вход подается напряжение Uá.

На выходе компаратора 25 получают сигнап U19 .положительной полярности, если Ш 8 ) Uá, и отрицательной, если Б18 (Уб. Сигнал У!9 поступает на вход нормальна закрытого ключа

26, открываемого импульсом UIО.Нап4О ряжение U20, выделяемое на выходе ключа ?6, имеет положительную полярность, если в момент отпирания ключа

26 сигнал UIR > Пб. Эта напряжение

U20 после интегратора 27 поступает

46 на второй вход управляемого аттенюатора 18 и увеличивает его коэффициент передачи, чта вызывает увеличение напряжения Uá. Если U18 Uá, то напряжение П?О имеет отрицательную полярность и после интегрирования (напряжение 021) ана уменьшает коэффициент передачи аттенюатора 18 до тех пар, пака Uá »е станет равным напряжению Ш 8 (для средней части импульса U10). Если U!8 = Uá, то одна половина сигнала П20 имеет отрицательную полярность, а другая— положительную, и управляющий сигнал

Б21 на выходе интегратора 27 не меня1499223

Ф ется, а следовательно не изменяет коэффициент передачи аттенюатора 18.

Таким образом, амплитуда сигнала

U6 автоматически поддерживается равной амплитуде донного сигнала (для момента появления U3 ). Коэффициент

/ передачи аттенюатора 19 устанавливается оператором равнь1м единице (если необходимо осуществлять амплитудную селекцию только ложных сигналов,превышающих для составляющих моментов их появления амплитуду донных сигналов) или меньшим единицы (если необходимо убирать также и сигналы, мень- >5 шие, чем амплитуда донного сигнала).

Например, при контроле сварки можно убрать сигналы от валика усиления .сварного шва, амплитуда которых меньше донного эхосигнала, но больше 20 сигналов, отраженных от большинства встречающихся дефектов.

С выхода временного селектора 13 напряжение U9, представлянщее собой последовательность эхоимпульсов от 25 объектов лоцирования и шумовую составляющую (по амплитуде как правило меньшую, чем уровни эхосигналов), ! поступает на вход регулируемого усилителя 14, на второй вход которого 30 с блока 17 ВРЧ поступает напряжение

U22, изменяющее коэффициент передачи усилителя 14, чувствительность контроля для разноудаленных объектов примерно одинакова. 35

С выхода усилителя 14 эхоимпульсы и шумовая составляющая поступают на сигнальный вход нормально закрытого ключа 8 и на вход первого ограничителя 6 IIQ NHHHMóìó, у которого,по- 40 рог ограничения устанавливается боль— шим уровня шумовой составляющей, но меньшим амплитуды эхоимпульсов. На выходе oI раничителя 6 выделяются части эхоимпульсоВ, превышающие порог ограничения, которые после усилителя-формирователя 7 поступают на второй вход ключа 8 и открывают его.

На выходе ключа 8 формируется напряжепие U23, представляющее собой последовательность эхоимпульсов

oò лоцируемых объектов и поступающее на вход индикатора, в качестве которого можно использовать обычный осциллографический индикатор, работаю— щий в ждущем режиме. При этом сигналы U23 подаются на вход канала, а

U1 — на запуск развертки индикатора, Таким образом, в ультразвуковом дефектоскопе на вход индикатора поступает напряжение U23, представляющее собой только эхосигналы от объектов лоцирования, избавленные от малоамплитудной шумовой составляющей и от высокоамплитудных импульсных акустических и электрических помех,причем уровень селектирования данных помо." устанавливается автоматически, независимо от величины общего ослабления акустического сигнала в тракте лоцирования, что повышает надежность контроля и устраняет необходимость постоянной подстройки оператором уровня селектирования помех, П о р м у л а изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп по авт.св. Р 1350603, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен последовательно соединенными управляемым аттенюатором и аттенюатором, включенными между выходом генератора порогового сигнала и вторым входом второго ограничителя по минимуму, и блоком управляющего сигнала, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, второй вход— к выходу входного усилителя, третий вход — к выходу управляемого аттенюатора, а выход — к второму входу управляемого аттенюатора, 1499223

1499223

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор И.Горная

Заказ 4683/41

Составитель В.Белозеров

Техред М.Дидык

Корректор О.Ципле

Подписное